[科普中国]-水磁铁氧体

永磁铁氧体是以SrO或BaO及Fe2O3(或者其相应的碳酸化物)为原料,通过陶瓷工艺方法制造而成,主要包括钡铁氧体和锶铁氧体。和金属永磁材料一样,永磁铁氧体材料也要求具有高矫顽力、高剩磁和高磁能积。永磁铁氧体的磁性能与配方(成分)、工艺、显微组织结构有关。

永磁铁氧体性质与分类水磁铁氧体是六角晶系铁氧体或M型铁氧体。六角晶系铁氧体的一般化学式为MeFe12O19,其中Me=Ba、Sr或P。与水磁合金相比,水磁铁氧体的主要特点是:原材料便宜,来源广泛,制造工艺简单,适于大规模生产;具有很高的电阻率,能在高频场合下使用;化学稳定性好,在永磁铁氧体晶格中的阳离子处于最高氧化状态,故材料不易氧化;永磁性能比较低;温度稳定性较差。

永磁铁氧体材料一般分为两大类,即烧结水磁铁氧体材料和黏结永磁铁氧体材料。

(1)烧结水磁氧体的主要原料包括 BaFe12O19和Fe12O19,依据磁晶的取向不同分为各向同性和各向异性磁体,锶铁氧体的Hc比钡铁氧体高。烧结铁氧体是通过陶瓷工艺法(预烧、破碎、制粉、压制成型、烧结和磨加工)制造而成的,磁性能比较高,质地坚硬,属于脆性材料,已成为应用最为广泛的永磁体。

(2)黏结铁氧体永磁是以铁氧体永磁粉末为磁性主体与黏结剂加工而成的永磁材料,也称复合永磁或橡塑磁体,国内黏结铁氧体永磁的生产工艺,主要是注射、挤出和压延三种。由铁氧体永磁料粉与合成橡胶复合经挤出成型、压延成型、注射成型等工艺而制成的具有柔软性、弹性及可扭曲性的磁体,可加工成条状、卷状、片状及各种复杂形状。1

永磁铁氧体的性能及应用永磁铁氧体不含有Ni、Co以及稀土等高价格金属元素,因此成本较低。而且由于晶体对称性低造成的磁晶各向异性大,矫顽力要大于铝镍钴磁钢,且剩磁适中,化学稳定性好,相对质量较低,性价比高于其他类永磁材料,因而在市场上其生产和应用占有很大优势。水磁铁氧体主要应用于工艺品、吸附件、玩具、电机、传感器、医疗器械、扬声器等。2

永磁铁氧体的原料生产永磁铁氧体所需的氧化铁原料主要有铁红、铁精矿和轧钢铁鳞。由于铁鳞价格低、来源广泛,因此用铁鳞代替铁红生产永磁铁氧体使成本大大下降,促进了永磁铁氧体的发展。我国生产永磁铁氧体所用的氧化铁原料主要为轧钢铁鳞。判断一种原料能否生产高档永磁铁氧体材料,一是根据其生成的M相纯度,二是预烧料晶体形貌。对于铁鳞,除了其中以化合物形式存在的SiO2会降低铁氧体的物相纯度外(铁鳞中的SiO2应在0.4%以下),由于铁鳞是轧钢过程中的副产品,其传输和运输方式还会使其中混有润滑油、沙、土等杂质。在预烧前必须去除这些杂质并将铁鳞磨至10μm以下,才能保证在预烧料中生成的M相物相纯度。这一阶段的粉碎称为永磁铁氧体生产工艺中的原料粉碎。3

经过上述粉碎后的原料经过混料、氧化和固相反应烧结,便成为预烧料。预烧料再细磨至1-3μm制成作为中间产品的磁粉后,用于生产永磁铁氧体最终产品,这一阶段的粉碎称为预烧料的细磨。高档永磁铁氧体材料主要分为烧结磁体和黏结磁体两大类。黏结磁体的性能是磁粉颗粒形貌的敏感量,因而与预烧料的晶体形貌息息相关,其中轧制磁粉要求颗粒呈片状以利于应力取向;磁场取向磁粉要求颗粒近似球状以利于磁粉在磁场中转动的灵活性。预烧料的细磨工艺是铁氧体磁性材料制备过程中一道重要的工艺,细磨效果直接关系到磁体最终性能。为获得高性能的磁性材料,对细磨工艺不仅是要求得到合适的粒度,而且最重要的是要求粒度分布要窄,颗粒尺寸要均匀,在黏结磁体用磁粉的制备过程中,对细磨工艺还要求研磨过程中对预烧料的晶粒形貌的破坏尽量小。3

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学